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    PCB包裝中如何放置濕度指示卡最安全?

    文章出處:www.jjhwood.com責任編輯:春旺查看手機網址
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    人氣:-發表時間:2018-09-14 21:51【

    無鉛裝配需要在使用前直觀的了解PCB可能的吸濕程度,以便規避和減少爆板分層的風險,故不少客戶專門要求PCB廠商在內包裝增加濕度卡,但濕度卡的增加可能帶來對PCB表面處理的污染氧化而影響到PCB的可焊性。文章主要通過試驗PCB內包裝中濕度卡的放置方式,確認濕度卡對PCB不同表面處理存在的污染影響程度,進而優化和改善濕度卡在內包裝放置的方式,確保在內包裝需要增加濕度卡時,避免PCB受到濕度卡的污染氧化,從而保障PCB質量。

    無鉛裝配已成為常規要求,無鉛裝配中PCB等所受熱量遠高于以往的有鉛裝配,出現爆板分層的幾率也隨之增加。部分客戶對PCB出貨真空內包裝也提出相應要求,例如要求PCB廠商在內包裝增加濕度卡等物品,希望能夠在PCB裝配前直觀的從濕度卡的外觀顏色變化情況,得以確認內包裝PCB可能的吸濕程度,以便規避和減少爆板分層的風險。

    濕度卡又叫濕度顯示卡、濕度指示卡(Humidity Indicator Card簡稱HIC),它是顯示密封空間濕度狀況的卡片。由于濕度卡的支持材質是紙質的,存在毛細管等細小通路,而濕度卡指示圓圈點中顏色變化的化學物質(如含“氯”等化合物),在長時間存放的過程中通過濕度卡紙上細小的通路滲透到與之接觸的PCB表面,從而對PCB表面產生污染。然而,濕度卡和PCB直接接觸的放置方式而被忽視存在的不良,當濕度卡伴隨著PCB一起存放的時間較長時,反而成為PCB的污染物之一。被污染到的焊盤在焊接時可焊性會明顯降低。

    本文主要通過試驗PCB內包裝中濕度卡的放置方式,確認濕度卡對PCB不同表面處理存在的污染影響程度,進而優化和改善濕度卡在內包裝放置的方式,確保在內包裝需要增加濕度卡時,避免PCB受到濕度卡的污染氧化,從而保障PCB質量保證性。

    一、試驗條件和設備:

    取外觀合格的板件進行試驗,真空包裝后,參考IPC J-STD-003B 3.4.2加速老化的條件,將包裝好的板放進恒溫恒濕箱內,溫度72℃±5℃、濕度85%±3%,其中1組放置8個小時、另1組放置24個小時。加速老化之后采用外觀等分析和判定濕度卡對PCB板面的影響程度。

    濕度指示卡標稱范圍一般由10%~60%、總共為6個涂層圓圈,其上方的百分率數據是對應圓圈指示的相對濕度值。圓圈點隨著環境相對濕度RH值的變化分別由藍色逐漸變成粉紅色,當指示點變成紫色(介于藍色與粉紅色之前)的時候,指示點中的數值就是當前的環境濕度。由于本文實驗主要采用恒溫恒濕箱加速老化,重點分析濕度卡對板件的污染程度,其放置于包裝中的濕度卡的指示點的顏色變化情況則不做相應分析。

    二、模擬濕度卡對沉鎳金表面處理板焊盤的污染試驗:

    先采用目前客戶要求比較普遍的沉鎳金PCB板件進行模擬試驗。取10個樣品和相同數量的濕度卡,試驗溫度72度、濕度85%控制一致,采用2種放置時間(8小時、24小時)、5種類型的包裝放置進行正交試驗,試驗后以沉鎳金表面的氧化變色程度進行確認和分析,可以得知無論是放置時間為8小時還是24小時,當濕度卡與板件之間采用“直接貼放在板面上”、或采用單張“無硫紙”隔放,在PCB板件上的金面上都存在非常明顯的污染氧化痕跡,同時,從污染到金面的區域外觀確認分析,沉鎳金污染氧化后形成圓點直徑尺寸基本與內包裝的濕度卡顯示點相同。而濕度卡采用其它的隔放方式,則PCB金面呈無污染變化、或輕微的污染氧化。

    下面分析同一塊沉鎳金板件中無受污染氧化的正常位置、受污染氧化的不良位置的金面情況比對,并確認受污染氧化的不良位置可焊性濕潤性相對較差,不符合IPC或客戶標準要求。

    經過試驗后的金面外觀確認污染氧化變色狀況,按5分制,分為無變化(1)、輕微(3)、明顯(5)三個等級進行評判,結果如表1。

    表1.jpg

    根據試驗分析,確認濕度卡隨著與PCB一起存放達到一定的時間,沉鎳金表面處理的PCB呈現明顯或不明顯的污染情況,只是濕度卡的包裝方式不同而表現程度不一。同時,根據統計分析,濕度卡隨著與PCB一起存放的時間越長,印制板受到濕度卡的污染也隨之呈現增大的態勢,表現正相關性。

    另外,試驗采用“無硫紙+白紙”、或“雙張白紙”隔放等情況時,濕度卡基本上都沒有對內包裝中的PCB造成污染導致氧化缺陷,而采用“直接貼放在板面上”、“(單張)無硫紙”隔放時,則污染程度最大(圖1)。

    圖1.jpg

    三、模擬濕度卡對不同表面處理板件的焊盤的污染試驗:

    為更全面確認濕度卡在內包裝中對不同表面處理工藝的PCB的影響程度進行拓展試驗,以便后續對內包裝作改善提供實驗參考依據。

    每種表面處理工藝各取10個樣品和相同數量的濕度卡,再對每種表面處理工藝樣品分成2組,分別按照濕度卡5種類型的包裝放置。試驗的溫濕度條件不變,仍然采用溫度72度、濕度85%控制,試驗的情況列表如下。試驗后也按5分制,分為正常(1)、輕微(3)、明顯(5)三個等級進行評判,結果如下(試驗圖片略)(表2):

    表2.jpg

    同樣的,根據試驗分析,確認濕度卡隨著與PCB一起存放的時間越長,整體相應板件受到濕度卡的污染呈現增大的情況(圖2)。

    圖2.jpg

    同時,在各個表面處理的試驗板件中,噴錫受到濕度卡的影響程度最低、沉銀和OSP影響程度最大。這是由于不同表面處理的表面結晶致密性、厚度及抗污染能力等存在差別有關。其中沉銀、OSP等的抗污染能力最弱,因而受到濕度卡等物質、外部環境濕度變化等外部因素的影響相對要“敏感”許多。

    根據濕度卡5種類型的包裝放置對PCB的影響分析,濕度卡“直接貼放在板面上”的方式對PCB直接進行接觸,整體對PCB的污染氧化程度表現最嚴重;而采用“無硫紙”隔放,由于無硫紙厚度也相對比較薄,對經過長時間的儲存后也對PCB影響比較大。在所有的濕度卡包裝放置方式中,采用“雙張/面白紙”隔放濕度卡對所有的試驗板件的污染影響最小,表現最佳,在經得起長時間溫濕度處理存放后,仍然非常有效得阻隔濕度卡對PCB的污染,從而起到既滿足客戶要求內包裝增加濕度卡方便確認板件存放狀態的同時,又保證PCB的出貨質量,避免客戶裝配后焊接可靠性不良而表現連接導通開路等失效缺陷。

    四、實驗結論:

    PCB內包裝內的濕度卡需要與PCB表面直接接觸,由于濕度卡的支持材質是紙質的,存在毛細纖維等細小通路,而濕度卡指示圓圈點中顏色變化的化學物質(如含Cl等化合物),在長時間存放的過程中通過濕度卡紙上細小的通路滲透到與之接觸的PCB表面,從而對PCB表面產生污染。

    綜合上面的試驗,確認在沉鎳金、沉錫、OSP、噴錫、沉銀等5種表面處理的PCB板件中,濕度卡對于沉銀、OSP板件的氧化影響比較大、而對于噴錫板件沒有存在明顯的影響。

    根據試驗的情況分析,在出貨前對PCB進行真空內包裝過程,如果客戶有要求增加濕度卡時,PCB與濕度卡之間采用“雙張/面白紙”隔放,可以有效避免所有表面處理板件受到濕度卡的污染氧化,從而保障PCB質量。

    此文關鍵字:濕度指示卡
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